KR100201857B1 - Squirrel cage rotor - Google Patents
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Abstract
유도전동기의 농형회전자로서, 특히 더블스큐슬롯(double skewed slot)을 갖는 농형회전자가 개시되어 있다. 개시된 농형회전자는 철심(11)에 도체(14)를 다이캐스팅할 때의 기포가 잔류되는 것에 의하여 도체(14)의 중간에 공간부가 생기는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 적어도 중앙부(13c)가 곡선으로 이어지게 스큐되어진 더블스큐슬롯(13)을 가진다. 이러한 더블스큐슬롯(13)은 그 중앙부(13c)에서 다이캐스팅시의 기포를 용이하게 배출시킬 수 있어 도체(14)를 완전한 상태로 주조할 수 있게 한다. 따라서 다이캐스팅에 의한 불량을 줄이고, 아울러 농형회전자의 전기적 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 것이다.As a cage rotor of an induction motor, a cage rotor having a double skewed slot is disclosed. The disclosed squirrel rotor is intended to solve the problem that a space part occurs in the middle of the conductor 14 due to the air bubbles remaining when die casting the conductor 14 to the iron core 11, so that at least the central portion 13c is curved. It has a double skew slot 13 which is skewed. Such a double skew slot 13 can easily discharge the bubbles during die casting at its central portion 13c, thereby making it possible to cast the conductor 14 in a complete state. Therefore, it is possible to reduce defects caused by die casting and to improve the electrical and mechanical properties of the cage rotor.
Description
본 발명은 유도전동기(induction motor)의 농형회전자(squirrel-cage rotor)에 관한 것으로서, 특히 스큐 슬롯(skewed slot)을 가지는 농형회전자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a squirrel-cage rotor of an induction motor, and more particularly to a squirrel rotor having a skewed slot.
유도전동기의 2차회로서, 농형회전자는 철심 슬롯에 삽입된 도체들의 단부를 단락환(short-circuit ring)으로 단락시킨 형태의 전기회로를 가진다. 유도전동기에 있어서 회전자와 고정자 슬롯에 공약수가 존재하면 자기저항이 주기적으로 변화되는데, 이 경우에 농형회전자는 누설자속이 최대가 되는 위치에서 기동이 잘 안되는 구속상태에 놓이게 된다. 이에 따라 농형회전자에는 원할한 기동을 위해서 철심 주면 전체에 걸쳐 자기저항이 균일하게 되도록 축에 대해 다소 기울인 스큐슬롯을 형성하고 있다.As the second turn of the induction motor, the squirrel rotor has an electrical circuit of the form of shorting the ends of the conductors inserted into the iron core slots with a short-circuit ring. In the induction motor, if the common factor is present in the rotor and stator slots, the magnetoresistance changes periodically. In this case, the cage rotor is placed in a restricted state where the leakage flux is maximized. Accordingly, a skew slot is inclined to the axis so that the magnetoresistance is uniform over the entire iron core main surface for smooth starting.
스큐슬롯을 갖는 농형회전자로서, 종래에 도 1에 도시된 바와 같은 형 스큐슬롯(skew slot)을 갖는 것이 알려져 있다. 이 도면에서, 부호 1은 철심, 2는 철심(1) 중심에 끼워진 축, 3은 철심(1)에 형성된 형 스큐슬롯, 4는 그 스큐슬롯(3)에 삽입된 도체, 그리고 5와 6은 단락환이다. 여기서 철심(1)은 얇은 강판을 형에 찍어 적층시켜되는 성층철심이다. 형 스큐슬롯(3)은 도 2에 나타난 바와 같이 철심의 강판(1a) 가장자리에 일정간격으로 배열되게 뚫린 개개의 슬롯(3a)이 다른 강판들과의 적층에 의한 것이다. 스큐슬롯(3) 내의 도체(4)와 성층철심(1)의 양 측면에 위치된 단락환(5,6)은 알루미늄 또는 그 합금의 다이캐스팅(die casting)에 의하여 도 3과 같이 일체로 주조됨으로써 전기적으로 단락된 전술한 2차회로를 만든다.As a cage rotor having a skew slot, it is conventionally known to have a skew slot as shown in FIG. In this figure, reference numeral 1 denotes an iron core, 2 an axis fitted in the center of the iron core 1, 3 a type skew slot formed in the iron core 1, 4 a conductor inserted in the skew slot 3, and 5 and 6 It is a short ring. The iron core 1 is a layered iron core obtained by laminating a thin steel sheet on a mold. As shown in Fig. 2, the type skew slot 3 is formed by laminating individual slots 3a which are drilled at regular intervals on the edge of the steel sheet 1a of the iron core with other steel sheets. The short-circuit rings 5 and 6 located on both sides of the conductor 4 and the stratified core 1 in the skew slot 3 are integrally cast as shown in FIG. 3 by die casting of aluminum or an alloy thereof. Make the above-mentioned secondary circuit electrically shorted.
종래에, 형 스큐슬롯(3)을 형성한 이유는, 도 3에 표시된 바와 같이 축방향의 동일선상에 있는 두 점(P,Q)에서 발생되는 전자력(electronmagnetic force; FA,FB)의 수평분력(FAx,FBx)의 합으로 회전력을 얻는 한편, 그 수직분력(FAY,FBY)이 서로 상쇄되게 하여 그 회전시의 축방향 진동을 없애는데 있다. 즉, 기존의 축에 대해 일방향으로 기울어진 스큐슬롯에 의한 축방향으로의 가진력(可振力)을 상쇄시키기 위해 종래에는 스큐슬롯의 상반부와 하반부를 서로 대칭하도록 축에 대해 양방향으로 기울인 것이다. 이러한 양방향으로 기울어진 스큐슬롯을 이하에는 설명의 편의상 더블스큐슬롯(double skewed slot)이라 정의하여 설명한다.Conventionally, the reason for forming the type skew slot (3) is that, as shown in Figure 3 of the electromagnetic force (F A , F B ) generated at two points (P, Q) on the same line in the axial direction The rotational force is obtained by the sum of the horizontal components F Ax and F Bx , while the vertical components F AY and F BY cancel each other out to eliminate axial vibration during the rotation. That is, in order to offset the excitation force in the axial direction by the skew slot inclined in one direction with respect to the existing axis, the upper half and the lower half of the skew slot are conventionally inclined in both directions with respect to the axis. This bidirectional skewed slot is described below as a double skewed slot for convenience of description.
상기한 바와 같은 종래의 형 더블스큐슬롯(3)은 그 상반부와 하반부가 각각 일직선형태로서 중앙부에 예리한 꼭지점을 이루므로, 그 꼭지점 부분에서 다이캐스팅시에 발생되는 기포가 잘 빠져나가지 못하게 된다. 따라서 다이캐스팅 이후에 도 3에 나타난 바와 같이 도체(4)에 공간부(7)가 남게되는 문제점이 발생된다. 그 공간부(7)는 도체(4)의 전기적 특성을 나쁘게 하므로 회전시의 슬립(slip)을 증가시키는 것은 물론, 철심의 질량편차를 일으켜 불균형회전에 따른 진동을 야기하는 등, 농형 유도전동기의 성능을 크게 저하시키는 원인이 된다.In the conventional double skew slot 3 as described above, since the upper half and the lower half each form a straight vertex at the center in a straight line, bubbles generated at the time of die casting cannot be easily escaped from the vertex portion. Therefore, after die casting, as shown in FIG. 3, a problem arises in which the space 7 remains in the conductor 4. The space 7 deteriorates the electrical characteristics of the conductor 4, thereby increasing the slip during rotation, and causing mass deviation of the iron core to cause vibration due to unbalanced rotation. This can cause a significant decrease in performance.
본 발명의 목적은 회전자가 축방향으로 진동하는 것을 방지하기 위한 더블스큐슬롯을, 도체를 위한 다이캐스팅시 기포가 용이하게 배출될 수 있게 개선시킨 농형회전자를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a double skew slot for preventing the rotor from oscillating in the axial direction, the improved rotor so that bubbles can be easily discharged during die casting for the conductor.
도 1은 종래의 농형회전자를 보인 사시도.1 is a perspective view showing a conventional cage rotor.
도 2는 종래의 농형회전자를 축방향에서 본 부분 절단 평면도.Figure 2 is a partial cut plan view of the conventional squirrel rotor seen in the axial direction.
도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 2.
도 4는 본 발명에 따른 농형회전자의 사시도.4 is a perspective view of a cage rotor according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 농형회전자의 철심을 원주방향으로 절단한 단면도.5 is a cross-sectional view cut in the circumferential direction of the iron core of the cage rotor according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
11 : 철심12 : 축11: iron core 12: shaft
13 : 더블스큐슬롯14 : 도체13: double skew slot 14: conductor
15,16 : 단락환15,16: short ring
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,
농형회전자의 더블스큐슬롯을 형성하는데 있어서, 축 방향으로 구분하여 그 더블스큐슬롯의 상반부와 하반부가 서로 대칭하도록 각각 축에 대해 반대방향으로 기울이는 동시에, 그 상반부와 하반부가 곡선형태로 만나도록 스큐하는 것을 특징으로 한다.In forming the double skew slot of the squirrel rotor, the skew is divided in the axial direction so that the upper half and the lower half of the double skew slot are inclined in opposite directions with respect to the axis, and the upper half and the lower half meet in a curved shape. Characterized in that.
이와 같이 본 발명은, 더블스큐슬롯을 그 상반부와 하반부가 단순한 일직선형태가 아닌 적어도 그 중앙부에서 곡선부분을 갖도록 함으로써, 도체를 위한 다이캐스팅시의 기포 배출을 용이하게 하는 것으로서, 그 바람직한 형태로서 쌍곡선 형태의 더블스큐슬롯을 갖는 실시예를 들어 상세하게 설명하면 다음과 같다.As described above, the present invention facilitates bubble discharge during die casting for a conductor by having a double skew slot having a curved portion at least at the center of the upper half and the lower half thereof, rather than a simple straight line. An embodiment having a double skew slot of is described in detail as follows.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 쌍곡선 형태(⊃형)의 더블스큐슬롯을 갖는 농형회전자를 보인다. 도면에서 부호 11은 철심, 12는 철심(11) 중심에 끼워진 축, 13은 철심(11)에 형성된 ⊃형 더블스큐슬롯, 14는 그 더블스큐슬롯(13)에 삽입된 도체, 그리고 15와 16은 단락환이다. 마찬가지로 철심(1)은 얇은 강판을 형에 찍어 적층시켜되는 성층철심이며, 각 강판에 형성된 슬롯이 다른 강판과의 적층에 의하여 그 성층철심에 더블스큐슬롯(13)이 형성되는 것이다(도 2 참조). 이때 본 발명의 더블스큐슬롯(13)은 철심의 강판을 차례로 형에 찍어 적층시키는 프레스 기계에서 쌍곡선 함수의 제어요소를 사용함으로써 자동 스큐가 가능한 것이다. 도체(14)와 단락환(15,16)은 그 더블스큐슬롯(13)에 알루미늄 또는 그 합금을 주탕하여 일체로 형성된다.Figure 4 shows a cage rotor having a hyperskew double skew slot according to a preferred embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 11 is an iron core, 12 is an axis fitted in the center of the iron core 11, 13 is an X-shaped double skew slot formed in the iron core 11, 14 is a conductor inserted into the double skew slot 13, and 15 and 16 Is a short ring. Similarly, the iron core 1 is a laminated iron core obtained by laminating a thin steel sheet on a mold, and a double skew slot 13 is formed in the laminated iron core by lamination of a slot formed in each steel sheet with another steel sheet (see FIG. 2). ). At this time, the double skew slot 13 of the present invention is capable of automatic skewing by using a hyperbolic function control element in a press machine in which steel sheets of iron cores are sequentially stamped and stacked. The conductor 14 and the short-circuit rings 15 and 16 are integrally formed by pouring aluminum or an alloy thereof into the double skew slot 13.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 ⊃형 더블스큐슬롯(13)은 그 상반부(13a)와 하반부(13b)가 축방향으로 서로 대칭한 2차함수의 기울기를 갖는다. 따라서 축방향에 있는 동일선상의 두 점(P',Q')에서의 발생되는 전자력(FA',FB')의 수평분력(FAx',FBx')의 합이 회전력으로 작용하고, 그 수직분력(FAY',FBY')은 그 크기가 같고 방향이 반대이므로 서로 상쇄된다. 따라서 축방향으로의 가진력은 발생되지 않는다.Referring to FIG. 5, the X-shaped double skew slot 13 according to the present invention has an inclination of a quadratic function whose upper half 13a and lower half 13b are symmetric to each other in the axial direction. Therefore, the sum of the horizontal components (F Ax ', F Bx ') of the electromagnetic forces (F A ', F B ') generated at two points on the same line (P ', Q') in the axial direction acts as the rotational force. Since the vertical components (F AY ', F BY ') are equal in magnitude and opposite in direction, they cancel each other out. Therefore, no excitation force in the axial direction is generated.
한편, 본 발명에 의한 더블스큐슬롯(13)은 그 상반부(13a)와 하반부(13b)가 중앙부(13c)에서 곡선형태로 이어져 있으므로, 도체(14)를 위한 다이캐스팅시에 발생되는 기포가 그 중앙부(13c)에서 머무는 일이 없이 용이하게 빠져나갈 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 더블스큐슬롯(13)에는 다이캐스팅에 의한 도체(14)를 공간부 없이 완전한 상태로 주조하는 것이 가능하다.On the other hand, in the double skew slot 13 according to the present invention, since the upper half 13a and the lower half 13b are curved in the center portion 13c, bubbles generated during die casting for the conductor 14 are center portions thereof. You can easily get out without staying at (13c). Therefore, in the double skew slot 13 of the present invention, it is possible to cast the conductor 14 by die casting in a perfect state without a space part.
본 발명의 실시에 있어서, 상기에는 더블스큐슬롯으로서 ⊃형의 쌍곡선 형태를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 더블스큐슬롯의 중앙부를 제외한 그 상반부와 하반부를 종래와 동일한 일직선 형태로도 가능한 것임은 물론이다.In the practice of the present invention, the above description has been given by using a hyperbolic form of an X-shape as a double skew slot, but the present invention is also possible to have the upper half and the lower half except for the center portion of the double skew slot in the same straight shape as before. to be.
이상에 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면 농형회전자의 기동을 원할하는 동시에 축방향으로의 진동을 방지하기 위한 더블스큐슬롯에 도체를 위한 다이캐스팅 불량 문제를 간단히 해결할 수 있다. 따라서 본 발명은 더블스큐슬롯을 갖는 농형회전자의 불량률을 낮추는데 기여한다.As described above, according to the present invention, it is possible to solve the problem of poor die casting for the conductor in the double skew slot for preventing the vibration in the axial direction, while at the same time wanting to start the squirrel rotor. Therefore, the present invention contributes to lowering the defective rate of the cage rotor with a double skew slot.
또한 본 발명은 더블스큐슬롯을 갖는 농형회전자가 양호한 전기적 특성으로 슬립을 극소화하여 유도전동기의 동기속도 특성을 그대로 간직할 수 있게 하며, 또한 원할한 기동과 함께 회전시의 축방향 진동은 물론 질량편차에 의한 회절불균일 문제를 극복하는 등 농형유도전동기의 성능 향상에도 기여하는 것이다.In addition, the present invention enables the squirrel rotor having a double skew slot to minimize the slip with good electrical characteristics to retain the synchronous speed characteristics of the induction motor, as well as the axial vibration during rotation, as well as the mass deviation during smooth rotation It also contributes to improving the performance of the squirrel cage induction motor by overcoming the problem of diffraction nonuniformity.
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